DC모터와 AC모터

1. DC 모터

 

DC브러시 모터 : 일반적인 DC 모터이다. 플레밍의 왼손법칙을 이용한 모터로서, 정류자의 전류를 흘렸다 끊었다 하는 일련의 과정마다 전류의 방향을 반대로 해주어야 하기 때문에, 반드시 브러시라는 기계적인 요소가 필요하다. 브러시는 정류자 편에 전류를 공급해 주지만, 기계적인 요소라, 브러시가 닳아 없어지는 단점이 있다. 따라서 주기적으로 브러시를 교체하지 않으면 안 된다. 또한 브러시가 닳아가면서 모터의 성능 또한 저하되고, 분진이 날리는 등 환경적인 문제가 대두된다. 장점으로 제어가 간편하고, 토크가 전류에 비례하므로 단순히 전류 제어 만으로 토크 직접 제어를 행할 수 있다.

 

DC 브러시리스 모터 : 브러시가 부착된 DC 모터에서는 정류자와 브러시의 접촉에 의해서 코일에 전류를 흐르게 함과 동시에 전류시키는 기능을 하지만, 브러시가 마모되는 단점이 있다. 그러나 브러시리스 DC 모터는 브러시를 사용하지 않고 비접촉의 위치 검출기와 반도체 소자로서 통전 및 전류시키는 기능을 바꾸어 놓은 모터이다. 따라서 브러시리스 DC 모터의 토크 발생 원리는 DC 모터의 경우와 같은 형태이다. 브러시리스 DC 모터를 구조면에서 분류하면 권선으로의 통전은 브러시 등 접 동요 소를 사용하지 않는 고정식으로 하기 때문에 자계를 만드는 마그네트 회전 기를 어디에 배치하느냐에 따라서 자로의 구성 방법, 권선의 배치 방법이 변한다. 브러시가 없기 때문에, 브러시의 마모가 없는 것이 가장 큰 장점이고, 공간벡터 제어 기법의 상용화로 기존의 DC 모터를 대체해가면서 DC 모터와 유사한 방법으로 모터를 제어한다. 이 또한 토크 직접 제어가 가능하고, 속도 제어, 위치제어 등에서 탁월한 성능을 발휘한다.

 

 

2. AC 모터

 

유도모터 : 유도 모터는 변압기의 구조와 완전히 동이리 하며, 1차 측과 2차 측이 분리된 그러한 형태이다. 유도 모터는 최초 3상 유도 모터가 먼저 상용화되었고, 후에 일반 단상 유도 모터가 상용화된다. 이유는 단상 전원으로는 회전자계를 만들 수가 없었고, 3상은 각상이 120도의 위상차를 가지면서 공급되므로, 적절한 구조에 의해서 쉽게 3상 회전자계를 구성할 수 있기 때문이다. 단상 유도 모터는 보조 권선을 첨가하여 자기 벡터를 전기 벡터와 위상차가 생기게끔 해서 회전시킨다. 유도 모터는 말 그대로 회전자에 전류를 유도시킨다. 회전자는 권선 또는 다람쥐 쳇바퀴처럼 생긴 형태로 되어있다. 회전자에는 자석도 없고, 따로 외부에서 전원을 공급해 주지 않지만, 고정자의 회전자계가 회전자를 훑고 지나가면 회전자에서는 발전기와 같은 역할이 되어서, 회전자도 자성체가 된다. 회전자는 슬립 주파수라는 게 있는데, 회전자의 회전 속도는 고정자의 회전자 계속 도와 일치하지 않는다. 왜냐하면 완전히 일치하면 회전자계가 훑고 지나갈 수 없으므로 모터의 토크는 0이 된다. 따라서 늘 회전자계 보다 조금 늦은 속도로 회전하게 된다.

 

동기모터 : 고정자와 회전자로 구성되어 있으며 고정자에 전류가 공급되며 회전자는 영구자석을 사용한다. 구동 시스템이 복잡하나 큰 힘을 낼 수 있기에 세탁기 등에 사용되어진다. 브러시와 정류자가 없기 때문에 수명이 길다. 동기모터는 발전기 및 제철소의 압연기 등의 일정한 속도를 요구하는데 많이 쓰이고, 영구자석으로는 도저히 만들 수 없는 초대형 모터에 주로 사용된다. 하지만 최근 희토류 자석 등의 저가화에 힘입어 메가와트급 모터도 영구자석으로 개발되고 있다.

 

 

3. 직류전원과 교류전원

 

직류는 일정 방향으로만 전류가 흐르게 하는 것이다. 주로 들고 다니기 기기, 소형기기, 저소비 전력기기 등에 모두 직류가 사용된다. 하지만 직류 중에서도 전기자동차, 직류모터, 전동차 등등의 직류는 직류인데 많은 전류가 필요로 하는 곳에서는 직류 축전지를 엄청 사용하고 이를 교류로 변환한 후 다시 직류로 바꿔서 각종 기기를 동작시킨다. 이를 역으로 인버터라고 한다. 교류를 사용하는 곳은 가정과 공장 등에 많이 사용하는 것은 알고 있다. 집에 있는 가전제품은 거의 교류를 쓰고 있다. 이유는 직류로 쓰게 되면 수시로 축전지를 바꾸어 주어야 하니 비용이 많이 들기 때문에 교류를 써서 내부에 정류회로라는 것이 있다. 이것의 기능은 교류를 직류로 바꾸어 주는 기능을 한다. 이렇게 변환된 직류를 만들어 이를 각 구성 부품에 공급하여 동작하는 것이다. 이를 컨버터라 한다. 결론적으로 교류는 힘이 좋고 멀리 갈 수 있고 많은 전력을 공급할 수 있기 때문에 활용이 많이 되고 이것을 직류로 변환하여 실제 부하에 공급하는 것이다.